JP4657014B2 - 油圧駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧アクチュエータにピストンを備える油圧駆動装置において、ピストンをそのセンタリング位置に保持するセンタリングロック機構の改良に関するものである。

例えば航空機等の操舵を行う油圧駆動装置にあっては、油圧制御系統が失陥した場合にピストンをセンタリング位置に戻して保持するセンタリングロック機構を設ける必要があった。

特許文献１には、フィンスタビライザの制御油圧回路において、安全なフィン角度へ自己復帰させる機能を備えるものが開示されている。
特開平０９−０８６４９２号公報

しかしながら、従来のセンタリングロック機構は、油圧アクチュエータをセンタリング位置に復帰させるのに機械的な機構を追加しているため、油圧駆動装置が大型化するという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、油圧制御系統が失陥した場合に油圧アクチュエータのピストンを油圧によってそのセンタリング位置に保持するセンタリングロック機構を備える油圧駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、シリンダに摺動可能に収められるピストンと、このピストンに介装されたピストンシールによって仕切られる第一、第二油圧室と、ピストンを駆動する駆動モードにてこの第一、第二油圧室に圧力差をもつ作動油圧を同時に導く第一、第二油圧通路とを備える油圧駆動装置において、センタリング位置にあるピストンに対峙してシリンダに開口するセンタリング通路と、駆動モードにてこのセンタリング通路を閉塞するセンタリングブロック弁手段と、被駆動物から受ける外力によってピストンをセンタリング位置に戻す非駆動モードにてセンタリング通路をリターン側に連通し、ピストンシールがセンタリング通路を閉塞することによって第一、第二油圧室に対する作動油の給排を停止してピストンをセンタリング位置に保持する構成としたことを特徴とするものとした。

本発明によると、駆動モードにてセンタリングブロック弁手段がセンタリング通路を閉塞し、第一、第二油圧通路から第一、第二油圧室に対して作動油圧が導かれると、その作動油圧差によってピストンが移動する。

非駆動モードにてピストンが被駆動物から受ける外力によって移動し、ピストンシールがセンタリング通路を閉塞するのに伴って第一、第二油圧室に対する作動油の給排を停止してピストンがセンタリング位置に保持される。

こうしてセンタリングロック機構は、油圧制御系統が失陥した場合に被駆動物から受ける外力によってピストンをセンタリング位置に戻して保持し、フェイルセーフ機能を果たす。

センタリングロック機構は、機械的な機構を追加することなく構成され、油圧駆動装置の大型化が避けられる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明をデュアルタンデムアクチュエータ８に備えられる油圧駆動装置１に適用した実施形態を示す構成図である。

デュアルタンデムアクチュエータ８は、第一系統の油圧アクチュエータ９と第二系統の油圧アクチュエータ１９が同軸上に並んで設けられ、各油圧アクチュエータ９，１９は互いに同期して伸縮作動し、そのうち一方が失陥しても他方が作動することにより、フェイルセーフがはかられる。

油圧アクチュエータ９は、シリンダ１０と、このシリンダ１０に摺動可能に収められるピストン１４と、このピストン１４によって仕切られる第一、第二油圧室１１，１２とを備え、この第一、第二油圧室１１，１２に対して第一、第二油圧通路１５，１６から導かれる油圧力差によってピストン１４が軸方向に移動する。

ピストン１４にはピストンシール１３が介装され、このピストンシール１３がシリンダ１０に摺接することによって第一、第二油圧室１１，１２の間が密封される。

油圧アクチュエータ１９は、シリンダ２０と、このシリンダ２０に摺動可能に収められるピストン２４と、このピストン２４によって仕切られる第一、第二油圧室２１，２２とを備え、この第一、第二油圧室２１，２２に対して第一、第二油圧通路２５，２６から導かれる油圧力差によってピストン２４が軸方向に移動する。

シリンダ１０とシリンダ２０は同軸上に連結され、シリンダ１０の一端に形成されるアイブラケット１７を介して本体側に連結される。

ピストン１４とピストン２４はロッド１８，２８を介して同軸上に連結され、ロッド１８の一端に形成されるアイブラケット２７を介して被駆動物に連結される。

油圧駆動装置１は図示しない油圧源に連通する２系統のＰポート３１，４１と、タンク側（リターン側）に連通する２系統のＲポート３２，４２と、油圧アクチュエータ９と油圧アクチュエータ１９に導かれる作動油圧を調節するサーボバルブ２を備える。コントローラ５（図２参照）から送られる制御信号を基にサーボバルブ２は油圧アクチュエータ９の第一、第二油圧室１１，１２に対して第一、第二油圧通路１５，１６から導かれる油圧力差を調節するとともに、油圧アクチュエータ１９の第一、第二油圧室２１，２２に対して第一、第二油圧通路２５，２６から導かれる油圧力差を調節して、デュアルタンデムアクチュエータ８を図１に示すセンタリング位置から伸側（図１において右方向）と縮側（図１において左方向）に作動させる。

油圧駆動装置１は、油圧アクチュエータ９と油圧アクチュエータ１９にそれぞれ設けられる油圧制御系統が両方とも失陥した場合に、被駆動物から受ける外力によってピストン１４をセンタリング位置に戻す非駆動モードに切り換えられると、デュアルタンデムアクチュエータ８をセンタリング位置に戻して保持するセンタリングロック機構３を備える。

このセンタリングロック機構３は、センタリング位置にあるピストン１４に対峙してシリンダ１０に開口するセンタリング通路５１と、駆動モードにてセンタリング通路５１を閉塞するセンタリングブロックチェックバルブ５２と、非駆動モードにてセンタリング通路５１をＲポート３２（リターン側）に連通するフェールセーフバルブ６０とを備え、非駆動モードにてピストンシール１３がセンタリング通路５１を閉塞するのに伴って第一、第二油圧室１１，１２に対する作動油の給排を停止してピストン１４をセンタリング位置に保持する。

ピストンシール１３はその軸方向の幅がセンタリング通路５１の開口幅より大きく形成され、ピストン１４がセンタリング位置にあるときにセンタリング通路５１の開口部を閉塞するようになっている。

非駆動モードにてピストン１４をセンタリング位置に戻す外力に対して、ピストンシール１３が付与するフリクションを小さくする。

図２は、油圧アクチュエータ９に配設される油圧回路を示す図である。フェイルセーフバルブ６０は、駆動ポジションａにて第一、第二油圧通路１５，１６とサーボバルブ２とを連通し、センタリング通路５１とＲポート３２との連通を遮断する一方、非駆動ポジションｂにて第一、第二油圧通路１５，１６とサーボバルブ２との連通を遮断し、センタリング通路５１をＲポート３２に連通する。

図２には示さないが、フェイルセーフバルブ６０は、非駆動ポジションｂにて油圧アクチュエータ１９の第一、第二油圧通路２５，２６をＲポート４２に連通し、駆動ポジションａにて第一、第二油圧通路２５，２６をサーボバルブ２と連通する。

図１には示さないが、フェイルセーフバルブ６０は対のスプールを備える。各スプールは駆動モードにて各ソレノイドバルブ３３，４３を介して導かれるパイロット圧によりリターンスプリングに抗して駆動ポジションａに切換わり、フェイルセーフバルブ６０は、非駆動モードにてリターンスプリングの付勢力によって非駆動ポジションｂに切換わる。

各ソレノイドバルブ３３，４３は、駆動モードにて各ソレノイドが通電されると、ポジションａに切換わり、各Ｐポート３１，４１に対してサーボバルブ２とフェイルセーフバルブ６０の各パイロット圧通路６３，７３をそれぞれ連通し、各Ｐポート３１，４１から導かれる作動油圧によってフェイルセーフバルブ６０を駆動ポジションａに切換える。

一方、各ソレノイドバルブ３３，４３は、非駆動モードにて各ソレノイドが非通電となり、ポジションｂに切換わり、各Ｐポート３１，４１に対するサーボバルブ２の連通を遮断するとともに、フェイルセーフバルブ６０の各パイロット圧通路６３，７３をＲポート３２，４２に連通し、フェイルセーフバルブ６０を非駆動ポジションｂに切換える。

センタリング通路５１は、駆動モードにて駆動ポジションａにあるフェイルセーフバルブ６０を介して閉塞され、非駆動モード非駆動ポジションｂにあるフェイルセーフバルブ６０を介してＲポート３２に連通する。

駆動モードにてセンタリング通路５１を閉塞するセンタリングブロック弁手段として、センタリング通路５１の途中にはセンタリングブロックチェックバルブ５２が介装されるとともに、センタリングブロックチェックバルブ５２より下流側がパイロット圧通路６３に連通する。

センタリングブロックチェックバルブ５２より下流側のセンタリング通路５１は、駆動モードにてソレノイドバルブ３３を介してＰポート３１に連通し、非駆動モードにてフェイルセーフバルブ６０を介してＲポート３２に連通する。

図２に示すように、第一、第二油圧通路１５，１６はそれぞれ第一、第二アンチキャビテーションチェックバルブ３５，３６を介してＲポート３２に連通する。この第一、第二アンチキャビテーションチェックバルブ３５，３６はＲポート３２から第一、第二油圧通路１５，１６に流入する作動油に対して開弁する。

図２には示さないが、油圧アクチュエータ１９の第一、第二油圧通路２５，２６はそれぞれ第一、第二アンチキャビテーションチェックバルブ４５，４６を介してＲポート４２に連通する。この第一、第二アンチキャビテーションチェックバルブ４５，４６はＲポート３２から第一、第二油圧通路１５，１６に流入する作動油に対して開弁する。

油圧駆動装置１は以上のように構成されて、次に作用及び効果について説明する。

駆動モードでは、コントローラ５によって各ソレノイドバルブ３３，４３が通電されるととも、サーボバルブ２が通電され、サーボバルブ２を介して第一、第二油圧通路１５，１６、第一、第二油圧通路２５，２６に作動油圧が導かれると、デュアルタンデムアクチュエータ８が伸縮作動する。

こうしてデュアルタンデムアクチュエータ８の油圧アクチュエータ９が作動油圧によって伸縮作動するとき、ソレノイドバルブ３３を介してセンタリングブロックチェックバルブ５２の下流側にはＰポート３１の高圧が導かれているため、センタリングブロックチェックバルブ５２が閉弁状態を維持し、油圧アクチュエータ９の伸縮作動が阻害されない。

非駆動モードでは、各ソレノイドバルブ３３，４３は非通電となり、サーボバルブ２が通電されず、常開型のソレノイドバルブ３３を介してセンタリングブロックチェックバルブ５２の下流側がＲポート３２に連通するとともに、フェイルセーフバルブ６０がサーボバルブ２に対する第一、第二油圧通路１５，１６、第一、第二油圧通路２５，２６の連通を遮断する。

これにより、デュアルタンデムアクチュエータ８が伸縮作動した状態から被駆動物から受ける外力によってセンタリング位置に戻ることが可能となり、デュアルタンデムアクチュエータ８がセンタリング位置に戻ると、センタリングロック機構３はピストンシール１３がセンタリング通路５１を閉塞することにより、第一、第二油圧室１１，１２に対する作動油の給排を停止し、デュアルタンデムアクチュエータ８をセンタリング位置に保持する。

図３の（ａ）に示すように、ピストン１４が縮側（図において左側）に移動した状態でデュアルタンデムアクチュエータ８が外力によって伸側（図において右側）に移動するとき、油圧アクチュエータ９では作動油がＲポート３２から第一アンチキャビテーションチェックバルブ３５を開いて第一油圧室１１に流入するとともに、作動油が第二油圧室１２からセンタリングブロックチェックバルブ５２を開いてＲポート３２へと流出する。

図３の（ｂ）に示すように、ピストン１４が伸側（図において右側）に移動する過程でピストン１４がセンタリング位置に到達すると、ピストンシール１３がセンタリング通路５１を閉塞し、第二油圧室１２から作動油が流出することを停止してピストン１４をセンタリング位置に保持する。

図４の（ａ）に示すように、ピストン１４が伸側（図において右側）に移動した状態でデュアルタンデムアクチュエータ８が外力によって縮側（図において左側）に移動するとき、油圧アクチュエータ９では作動油がＲポート３２から第二アンチキャビテーションチェックバルブ３６を開いて第二油圧室１２に流入するとともに、作動油が第一油圧室１１からセンタリングブロックチェックバルブ５２を開いてＲポート３２へと流出する。

図４の（ｂ）に示すように、ピストン１４が縮側（図において左側）に移動する過程でピストン１４がセンタリング位置に到達すると、ピストンシール１３がセンタリング通路５１を閉塞し、第一油圧室１１から作動油が流出することを停止してピストン１４をセンタリング位置に保持する。

なお、上述したようにピストン１４が外力によってセンタリング位置に移動する際、油圧アクチュエータ１９においては、第一、第二油圧通路２５，２６と各アンチキャビテーションチェックバルブ４５，７６の下流側がフェイルセーフバルブ６０を介してそれぞれＲポート４２に連通されており、第一、第二油圧室２１，２２の作動油が第一、第二油圧通路２５，２６を介して流通し、デュアルタンデムアクチュエータ８がセンタリング位置に復帰する作動を妨げることがない。

以上のように、油圧アクチュエータ９に設けられたセンタリングロック機構３は、センタリング位置にあるピストン１４に対峙してシリンダ１０に開口するセンタリング通路５１と、駆動モードにてセンタリング通路５１を閉塞するセンタリングブロック弁手段と、非駆動モードにてセンタリング通路５１をリターン側に連通し、ピストンシール１３がセンタリング通路５１を閉塞するのに伴って第一、第二油圧室１１，１２に対する作動油の給排を停止してピストン１４をセンタリング位置に保持する構成としたたため、油圧制御系統が失陥した場合に被駆動物から受ける外力によってピストン１４をセンタリング位置に戻して保持するフェイルセーフ機能を果たす。

センタリングロック機構３は、機械的な機構を設けることなく、油圧アクチュエータ９をセンタリング位置に保持することが可能となり、油圧駆動装置１の大型化が避けられる。

センタリングブロック弁手段は、センタリング通路５１の途中に介装されるセンタリングブロックチェックバルブ５２を備え、このセンタリングブロックチェックバルブ５２より下流側のセンタリング通路５１が駆動モードにて油圧源側に連通し、非駆動モードにてリターン側に連通する構成としたため、駆動モードにてソレノイドバルブ等を用いることなくセンタリング通路５１を遮断することが可能となり、構造の簡素化がはかれる。

センタリングロック機構３は、第一、第二油圧通路１５，１６をリターン側に連通する第一、第二アンチキャビテーションチェックバルブ３５，３６を備え、第一、第二アンチキャビテーションチェックバルブ３５，３６はＲポート３２から第一、第二油圧通路１５，１６に流入する作動油に対して開弁する構成としたため、非駆動モードにてソレノイドバルブ等を用いることなく第一、第二油圧通路１５，１６から第一、第二油圧室１１，１２に作動油を流入させることが可能となり、構造の簡素化がはかれる。

フェイルセーフバルブ６０は、第一、第二油圧通路１５，１６を油圧源に対して開通する駆動ポジションａと、第一、第二油圧通路１５，１６を油圧源に対して遮断する非駆動ポジションｂとを有し、非駆動モードにてリターンスプリングの付勢力により駆動ポジションａから非駆動ポジションｂに切換えられる構成としたため、電源失陥時にも非駆動モードに切り換えることが可能となり、ピストン１４をセンタリング位置に戻して保持するフェイルセーフ機能を果たすことができる。

フェイルセーフバルブ６０は、非駆動ポジションｂにてセンタリング通路５１をＲポート３２に連通するため、ピストン１４が外力によってセンタリング位置へと移動するとき、第一、第二油圧室１１，１２から流出する作動油がフェイルセーフバルブ６０を通ってリターン側に流れるため、十分な流量が確保され、ピストン１４を速やかにセンタリング位置に戻すことができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明の油圧駆動装置は、デュアルタンデムアクチュエータを備えるものに限らず、単一の油圧アクチュエータを備えるものにも利用できる。

本発明の実施の形態を示す油圧駆動装置の断面図。 同じく油圧駆動装置の油圧回路図。 同じくセンタリングロック機構の作動を示す図。 同じくセンタリングロック機構の作動を示す図。

符号の説明

１ 油圧駆動装置
２ サーボバルブ
３ センタリングロック機構
８ デュアルタンデムアクチュエータ
９ 油圧アクチュエータ
１０ シリンダ
１１ 第一油圧室
１２ 第二油圧室
１３ ピストンシール
１４ ピストン
１５ 第一油圧通路
１６ 第二油圧通路
３１ Ｐポート
３２ Ｒポート
３３ ソレノイドバルブ
３５ 第一アンチキャビテーションチェックバルブ
３６ 第二アンチキャビテーションチェックバルブ
５１ センタリング通路
５２ センタリングブロックチェックバルブ
６０ フェールセーフバルブ

Claims (5)

1. シリンダに摺動可能に収められるピストンと、このピストンに介装されたピストンシールによって仕切られる第一、第二油圧室と、前記ピストンを駆動する駆動モードにてこの第一、第二油圧室に圧力差をもつ作動油圧を同時に導く第一、第二油圧通路とを備える油圧駆動装置において、
   センタリング位置にある前記ピストンに対峙して前記シリンダに開口するセンタリング通路と、前記駆動モードにてこのセンタリング通路を閉塞するセンタリングブロック弁手段と、被駆動物から受ける外力によって前記ピストンをセンタリング位置に戻す非駆動モードにて前記センタリング通路をリターン側に連通し、前記ピストンシールが前記センタリング通路を閉塞することによって前記第一、第二油圧室に対する作動油の給排を停止して前記ピストンを前記センタリング位置に保持する構成としたことを特徴とする油圧駆動装置。
2. 前記センタリングブロック弁手段は、前記センタリング通路の途中に介装されるセンタリングブロックチェックバルブを備え、前記駆動モードにてこのセンタリングブロックチェックバルブより下流側の前記センタリング通路が油圧源側に連通する一方、前記非駆動モードにてこのセンタリングブロックチェックバルブより下流側の前記センタリング通路が前記リターン側に連通する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の油圧駆動装置。
3. 前記第一、第二油圧通路に前記リターン側を連通する第一、第二アンチキャビテーションチェックバルブを備え、この第一、第二アンチキャビテーションチェックバルブは前記リターン側から前記第一、第二油圧通路に流入する作動油に対して開弁する構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の油圧駆動装置。
4. 前記第一、第二油圧通路を油圧源に対して開通する駆動ポジションと、前記第一、第二油圧通路を油圧源に対して遮断する非駆動ポジションとを有するフェイルセーフバルブを備え、このフェイルセーフバルブは前記非駆動モードにてリターンスプリングの付勢力により前記駆動ポジションから前記非駆動ポジションに切換えられる構成としたことを特徴とする請求項３に記載の油圧駆動装置。
5. 前記フェイルセーフバルブは、前記非駆動ポジションにて前記センタリング通路を前記リターン側に連通する構成としたことを特徴とする請求項３に記載の油圧駆動装置。

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